自从新冠大流行在2020年年初开始以来，SARS-CoV-2（引起COVID-19的病毒）的几个更具感染性的变体已经出现了。在原始病毒之后是alpha变体，2021年年初在美国广泛流行，随后是delta变体，这是今天传播的最普遍的毒株。这些变体已经获得了有助于它们感染人和更容易传播的突变。许多突变影响了刺突蛋白，病毒利用它进入细胞。科学家们一直在试图了解这些变化如何改变病毒的功能。
NIDCR主任Rena D'Souza博士说：“在整个大流行病期间，NIDCR的研究人员运用他们在口腔健康科学方面的专业知识来回答关于COVID-19的关键问题。这项研究对alpha和 delta变体的更大感染性提供了新的见解，并为未来疗法的开发提供了一个框架。”
SARS-CoV-2的外表面装饰有刺突蛋白，病毒利用这些蛋白附着并进入细胞。然而，在这之前，刺突蛋白必须通过一系列的切割或裂解被宿主蛋白激活，首先是Furin酶。在alpha和 delta变体中，刺突蛋白的突变似乎加强了Furin酶的裂解，这被认为使病毒更有效地进入细胞。
研究表明，在某些情况下，蛋白质的裂解可以通过添加糖分子而减少--这一过程由称为GALNTs的酶来完成--在裂解部位旁边。Ten Hagen的团队想知道这种情况是否发生在SARS-CoV-2刺突蛋白上，如果是的话，是否会改变该蛋白的功能。
为了找到答案，科学家们研究了果蝇和哺乳动物细胞中GALNT活性对刺突蛋白的影响。实验显示，一种GALNT1酶将糖添加到野生型刺突蛋白中，这种活动减少了Furin酶的裂解。相比之下，刺突蛋白的突变，如alpha和 delta变体中的突变，会降低GALNT1的活性，增加Furin酶的裂解。这表明GALNT1的活性可能部分抑制了野生型病毒中的Furin酶裂解，而alpha和 delta变体则克服了这种影响，使Furin酶裂解不受限制。
进一步的实验支持了这一想法。研究人员在培养皿中的细胞中表达了野生型或突变的病毒。他们观察到细胞有与“邻居”融合的倾向，这种行为可能有助于感染期间的病毒传播。科学家们发现，表达变异刺突蛋白的细胞比表达野生型刺突蛋白的细胞更经常地与“邻居”融合。在有GALNT1存在的情况下，具有野生型刺突蛋白的细胞也较少融合，这表明其活性可能限制刺突蛋白的功能。
Ten Hagen说：“我们的发现表明，alpha和 delta变体克服了GALNT1活性的抑制作用，这可能会增强病毒进入细胞的能力。”
为了了解这一过程是否也可能发生在人身上，研究小组分析了健康志愿者细胞中的RNA表达。研究人员发现GALNT1在易受SARS-CoV-2感染的下呼吸道和上呼吸道细胞中广泛表达，表明该酶可能影响人类的感染。科学家们推测，GALNT1表达的个体差异可能影响病毒传播。
Ten Hagen表示：“这项研究表明，GALNT1的活性可能会调节病毒的感染性，并提供了关于alpha和 delta变体的突变可能如何影响这一问题的见解。这些知识可以为未来开发新的干预措施的努力提供参考。”
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